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究竟什么是自动驾驶技术的核心

2021-11-23 18:59:16·  来源：全球智能汽车供应链  作者：陌世  
　
自动驾驶出现以来便饱受争议，尤其是关于自动驾驶的核心技术这个问题更是争论不休，有人说自动驾驶技术的核心就是决策层，毕竟决策层自动驾驶车辆的大脑；但也有
自动驾驶出现以来便饱受争议，尤其是关于自动驾驶的核心技术这个问题更是争论不休，有人说自动驾驶技术的核心就是决策层，毕竟决策层自动驾驶车辆的大脑；但也有人说，感知层才是自动驾驶技术的核心，没有感知层的自动驾驶完全就是个瞎子，后面有人还提出得得激光雷达者得天下的结论；可是还有人说，正在决定自动驾驶技术是否合格的还得看执行层。
然而总的来说，不管是决策层，还是感知层，亦或者是执行层，它们要解决的核心问题就是我在哪？我要去哪？怎么去？这三个问题。
那么接下来，我们就从这几个方面来看看，究竟什么才是自动驾驶技术的核心！
01 决策层
自动驾驶的决策层，就是依据获取的信息来进行决策判断,确定适当工作模型，制定相应控制策略，代替人类做出驾驶决策。这一部分技术就想到与人类的大脑类似，负责各种指令的下达，例如在车道保持、车道偏离预警、车距保持，障碍物警告等等。
除此之外，还需要对本车与其他车辆、车道、行人等在未来一段时间内的状态做出预测，而这种先进的决策理论就包括模糊推理、强化学习、神经网络和贝叶斯网络技术等，又因为人类在技术过程中不仅要面临多种多样的场景，还会面临各种突发事件，所以这些种种事件就是决策层发展的最大障碍所在。
决策规划是需要协同与交互的，自动驾驶车辆还需要推断其他车辆的意图并将其整合到自己的规划框架中，从而在车辆之间无法互相联网沟通的情况也能得到合理的协同决策，而这写的难度就在于数据的有限性与驾驶场景的无限性，这两者之间很难做到完美匹配。
从短期来看，自动驾驶决策规划的首要难点不在于自身，而是预测，也就是如何像人一样可以在有限的信息输入里面，根据“习惯”判断未来3-5s会发生的事情。这背后的逻辑复杂无比，不是单纯通过训练旁车的轨迹就可以做好，同时还需要反推感知和Map fusion，可以获取目标物更多的信息，车灯、交规、人的驾驶习惯，前方路线变化等等；这背后是一次柔性推理的过程。
从长期来看，决策规划难题在于如何保证你的结果是正确的，数据验证无疑是最好的手段，但这背后近乎无限的元素叠加及长尾问题，是从量变到质变的瓶颈。
02 感知层

感知层就相当于人类的五官，负责定位和对周围环境的感知，以及将搜集到的数据传输给决策层，感知层主要包括环境感知、位置感知、以及速度和压力感知等。
感知层的核心技术便是传感器，目前的传感器按工作原理主要可以分为视觉传感器、雷达传感器、红外传感器和其他一些传感器，根据国家知识产权局2018年11月发布的《自动驾驶产业专利分析评议报告》披露，全球自动驾驶感知系统不同类型传感器专利数量占比分别为，视觉传感器30%、毫米波雷达22%、激光雷达20%、超声波雷达13%、红外传感器9%、其它传感器6%。
虽然目前自动驾驶的感知系统已经有了较大的发展，但是在实际应用中仍从在很多问题，主要体现在一下三个方面，a.当前感知系统仍然存在一些缺陷，这种缺陷随着自动驾驶等级提升逐渐被放大；b.优良性能的激光雷达由于成本太高，目前在主流车型上并没有得到应用；c. 关于传感器如毫米波雷达、激光雷达等标准尚未出台，相关政策激励措施欠缺。
安全是自动驾驶推广应用的前提，而感知信息摄入直接影响着车辆的避险操作，其高准确性与可靠性是自动驾驶安全的保障。然而，目前自动驾驶车辆感知系统仍然存在一些缺陷，无法完全满足实际的应用场景。
感知系统的缺陷来自于三个方面：1）感知盲点（部分区域、物体无法感知）；2）感知辨别度低（感知到物体但是无法识别）；3）感知反馈时间长且信号弱（识别到物体，但是无法精准及时反馈）。以感知盲点为例，其有两个主要原因：1）单个传感器受到探测距离和视角的限制，需要多个传感器才能完成360°全景覆盖；2）即使实现360°全覆盖，但是受到光线、雨雪、雾霾、沙尘等恶劣天气造成的感知盲区。以纵目科技产品为例，其超声波雷达测距范围在0.15-4.5m，其探测角度水平角100°、垂直角60°。
03 执行层

在智能驾驶车辆中，执行层负责的就是控制与执行，相当于人类的四肢，执行决策层下达的各种指令，主要包含动力供给、方向控制、车灯控制这三部分。
其实想要做好自动驾驶的规划决策，就必须懂的执行控制，毕竟脱离手脚谈大脑是完全行不通的，决策层根据感知层收集到的信息，来规划行进的路线，但是在车辆运动过程中，如拐弯、变道、超车，以及刹车等车辆运动便是有执行层控制的。
执行控制机构的核心就是线控油门（通过发送电信号来控制节气门的开合程度或者电动机）；线控转向（相对来说普及程度不高，有一些乘用车的量产产品）；以及线控制动（就是以电子元件来取代液压或者气压控制单元，现在业界主流成为EHB（electronic hydraulic brake)电子液压制动，EMB（mechanical)电子机械制动两种）。
文章来源：

1.《自动驾驶中决策规划的难度和挑战是什么？》-知乎（Andy Zhu）

2.《中国自动驾驶发展报告2020（上）：感知篇——浪潮已至》-泽平宏观（ 任泽平）

3.《自动驾驶知多少-执行控制篇（智能汽车7）》-维科号（小星车言论）

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